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2013 Fiscal Year Final Research Report

Optimization of high-performance wedge-type waveguides to use three-dimensional phononic crystals

Research Project

  • PDF
Project/Area Number 23560052
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Applied physics, general
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

TANAKA YUKIHIRO  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00281791)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Keywordsフォノニック結晶 / 導波路モード / 弾性波 / 分散関係 / 周波数ギャップ / バンド構造 / くさび
Research Abstract

We have investigated elastic waves in three-dimensional(3D) phononic crystals which achieve no-phonon environment and edge modes in a wedge-type waveguide whose thickness is varying as a power function of the distance from the top of the wedge. The 3D phononic crystals are composed of arrays of silica spheres with face-centered cubic and hexagonal close-packed structure which are called 'synthetic opals' and we used an FDTD method to calculate the dispersion relations of elastic waves. As a result, we found band gaps in both the structures. However, the gaps disappear with the increase in sintering parameter which represents the overlap of the adjacent spheres. In wedge-type waveguides, we found that, the increase in the power makes the elastic waves localize to the edge part of the wedge strongly and the dwell time of the edge modes increases. Our results will give valuable information for the realization of high-performance waveguide mode.

  • Research Products

    (18 results)

All 2014 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (14 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Ultrafast vibrations of gold nanorings2011

    • Author(s)
      T. A. Kelf, Y. Tanaka, O. Matsuda, E. M. Larsson, D. S. Sutherland, and O. B. Wright
    • Journal Title

      Nano Letters

      Volume: 11 Pages: 3893-3898

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Real-time imaging of acoustic rectification2011

    • Author(s)
      S. Danworaphong, T. A. Kelf, O. Matsuda, M. Tomoda, Y. Tanaka, N. Nishiguchi, O. B. Wright, Y. Nishijima, K. Ueno, S. Juodkazis, and H. Misawa
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 99 Pages: 201910

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rectification of elastic waves in a thin plate2011

    • Author(s)
      Y. Tanaka, T. Murai, and N. Nishiguchi
    • Journal Title

      J. Appl. Phys.

      Volume: 111 Pages: 024507

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 2つの異方性媒質からなるフォノニック結晶界面における界面弾性波2014

    • Author(s)
      田中之博
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県相模原市)(口頭発表)
    • Year and Date
      2014-03-18
  • [Presentation] 矩形断面ワイヤーを用いた音響波の整流2013

    • Author(s)
      河野大地,田中之博,西口規彦
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川県厚木市)(口頭発表)
    • Year and Date
      2013-03-28
  • [Presentation] 2準位系-フォノン相互作用が及ぼす量子細線における熱伝導率の温度依存性2013

    • Author(s)
      當田勝則,田中之博,西口規彦
    • Organizer
      第48回応用物理学会北海道支部/第9回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • Place of Presentation
      釧路市生涯学習センター「まなぼっと幣舞」(北海道釧路市)(口頭発表)
    • Year and Date
      2013-01-10
  • [Presentation] ナノワイヤーにおける音響波の整流2013

    • Author(s)
      河野大地,田中之博,西口規彦
    • Organizer
      第48回応用物理学会北海道支部/第9回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • Place of Presentation
      釧路市生涯学習センター「まなぼっと幣舞」(北海道釧路市)(口頭発表)
    • Year and Date
      2013-01-10
  • [Presentation] 異なる二つの2次元フォノニック結晶界面を伝播する弾性波の解析2013

    • Author(s)
      大柏宣栄,田中之博,西口規彦
    • Organizer
      第48回応用物理学会北海道支部/第9回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • Place of Presentation
      釧路市生涯学習センター「まなぼっと幣舞」(北海道釧路市)(口頭発表)
    • Year and Date
      2013-01-10
  • [Presentation] 円錐形散乱体を用いた3次元音響波整流器2013

    • Author(s)
      小林翔悟,田中之博,西口規彦
    • Organizer
      第48回応用物理学会北海道支部/第9回日本光学会北海道地区合同学術講演会
    • Place of Presentation
      釧路市生涯学習センター「まなぼっと幣舞」(北海道釧路市)(口頭発表)
    • Year and Date
      2013-01-10
  • [Presentation] 2準位系-フォノン相互作用が及ぼす量子細線における熱伝導率の温度依存性2012

    • Author(s)
      當田勝則,田中之博,西口規彦
    • Organizer
      第33回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • Place of Presentation
      千葉大学西千葉キャンパスけやき会館(千葉県千葉市)(ポスター発表)
    • Year and Date
      2012-11-15
  • [Presentation] ナノワイヤーにおける弾性波の整流,ポスター発表2012

    • Author(s)
      河野大地,田中之博,西口規彦
    • Organizer
      第33回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • Place of Presentation
      千葉大学西千葉キャンパスけやき会館(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      2012-11-15
  • [Presentation] 異なる二つの2次元フォノニック結晶界面を伝播する界面波の解析2012

    • Author(s)
      大柏宣栄,田中之博,西口規彦
    • Organizer
      第33回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • Place of Presentation
      千葉大学西千葉キャンパスけやき会館(千葉県千葉市)(ポスター発表)
    • Year and Date
      2012-11-15
  • [Presentation] Temparature dependence of thermal conductivity in nanowires due to interaction between two-level systems and phonons2012

    • Author(s)
      Katsunori Toda, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
    • Organizer
      The 3rd Hokkaido Univ. - Chungbuk National Univ. Joint Symposium on Sustainable Engineering
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)(口頭発表)
    • Year and Date
      2012-08-29
  • [Presentation] A diode for acoustic waves2012

    • Author(s)
      Daichi Kono, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
    • Organizer
      The 3rd Hokkaido Univ. - Chungbuk National Univ. Joint Symposium on Sustainable Engineering
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)(口頭発表)
    • Year and Date
      2012-08-29
  • [Presentation] Interfacial Elastic Waves Propagating along the interface in a Dual Two-dimensional Phononic-Crystal System2012

    • Author(s)
      Nobuharu Okashiwa, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
    • Organizer
      The 3rd Hokkaido Univ. - Chungbuk National Univ. Joint Symposium on Sustainable Engineering
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)(口頭発表)
    • Year and Date
      2012-08-29
  • [Presentation] A three-dimensional acoustic-wave rectifier using conical scatterers2012

    • Author(s)
      Shogo Kobayashi, Yukihiro Tanaka and Norihiko Nishiguchi
    • Organizer
      The 3rd Hokkaido Univ. - Chungbuk National Univ. Joint Symposium on Sustainable Engineering
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)(口頭発表)
    • Year and Date
      2012-08-29
  • [Presentation] 2次元フォノニック結晶層における表面弾性波の伝播特性2011

    • Author(s)
      田中之博
    • Organizer
      第32回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学百周年時計台記念館(京都市)(ポスター発表)
    • Year and Date
      2011-11-10
  • [Remarks]

    • URL

      http://ssp-ap.eng.hokudai.ac.jp/

URL: 

Published: 2015-07-16  

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